碳纳米管的显色增效机理研究及应用

论文摘要

碳纳米管独特的一维分子结构和奇特的物理、化学特性,成为世界范围内的研究热点之一。本论文把这种新型的纳米材料应用于分光光度研究中,以荧光酮-锰显色体系为模型,研究了其增敏的机理。本工作对于进一步开拓碳纳米管在分析化学领域的应用具有较大的意义。本论文的工作分为两大部分:一、碳纳米管对荧光酮-锰分光光度体系的增敏作用及机理探讨。1.研究了在碳纳米管（CNTs）或羧基化碳纳米管（c-CNTs）存在下,苯基荧光酮（PF）与锰离子的显色反应。c-CNTs和CNTs的加入使显色体系的吸光度分别提高了26.8%和45.3%。由于c-CNTs的表面受到氧化性酸的破坏,共轭体系不如CNTs完整,当与荧光酮非共价作用后,电子的离域程度比CNTs与荧光酮的共轭离域程度小,因此,CNTs-荧光酮体系的吸光度比c-CNTs-荧光酮体系提高的更加明显。2.在CNTs存在下,以二溴羟基苯基荧光酮（DBH-PF）和二溴硝基苯基荧光酮（DBON-PF）为模型化合物,研究了显色剂的空间位阻对显色反应的影响。碳纳米管的加入,使三种荧光酮显色体系的吸光值得到不同程度的提高。吸光值提高百分比的顺序为:PF-Mn-CNTs＞DBH-PF-Mn-CNTs＞DBON-PF-Mn-CNTs。DBON-PF和DBH-PF分别比PF多出了两个溴原子、一个硝基和一个羟基,这些助色基团是碳纳米管与荧光酮非共价作用的空间位阻,影响了显色体系和碳纳米管的共轭效率,从而限制了吸光度有效提高。二、碳纳米管用于氨基苯酚异构体的分子识别和选择性测定体系。1.将碳纳米管应用到对氨基苯酚的分光光度测定当中,增强了显色体系的光度吸收,有效地提高了测定对氨基苯酚的灵敏度;在邻、间、对三种氨基苯酚异构体中（OAP,MAP,PAP）,只有对位的氨基苯酚能够在可见光范围内产生光度吸收,邻位和间位异构体不产生干扰,从而实现对PAP的选择性测定。2.将碳纳米管应用到电分析化学测定PAP中,提高其灵敏度和选择性。电极经碳纳米管修饰后,对PAP具有电催化和分子识别作用,峰电流有显著增加,峰电位负移,而对于OAP,MAP,峰电位几乎没有发生变化,使得三种氨基苯酚异构体的峰电位得到有效分离,实现了碳纳米管修饰电极对PAP的识别和选择性测定。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 碳纳米管
• 1.1.1 结构
• 1.1.2 性质
• 1.1.3 制备
• 1.1.4 功能化
• 1.1.5 应用
• 1.1.5.1 复合材料
• 1.1.5.2 催化剂载体
• 1.1.5.3 生物医药领域
• 1.1.5.4 光学材料
• 1.1.5.5 电学材料
• 1.1.5.6 传感器
• 1.1.5.7 固相萃取吸附领域
• 1.2 论文选题背景和主要研究内容
• 第二章 碳纳米管对荧光酮分光体系的增敏作用及机理研究
• 2.1 苯基荧光酮-碳纳米管分光新体系测定锰
• 2.1.1 前言
• 2.1.2 实验部分
• 2.1.3 实验方法
• 2.1.4 结果与讨论
• 2.1.4.1 碳纳米管的加入对显色体系的增敏作用
• 2.1.4.2 最佳反应条件的确定
• 2.1.4.3 不同的碳纳米管对显色反应的影响
• 2.1.4.4 配合物的组成及工作曲线
• 2.1.4.5 共存离子的影响
• 2.1.5 样品分析
• 2.2 衍生化苯基荧光酮-碳纳米管分光体系测定锰
• 2.2.1 前言
• 2.2.2 主要仪器与试剂
• 2.2.3 实验方法
• 2.2.4 结果与讨论
• 2.2.4.1 碳纳米管的加入对显色体系的增敏作用
• 2.2.4.2 最佳反应条件的确定
• 2.2.4.3 配合物的组成及工作曲线
• 2.3 增敏机理探讨
• 2.3.1 理论分析
• 2.3.2 实验验证
• 2.4 本章小结
• 第三章 碳纳米管分析体系对氨基苯酚异构体的分子识别和选择性测定
• 3.1 前言
• 3.2 碳纳米管增敏显色体系选择性测定对氨基苯酚
• 3.2.1 实验部分
• 3.2.2 结果与讨论
• 3.2.2.1 实验原理
• 3.2.2.2 碳纳米管的加入对显色体系的增敏作用
• 3.2.2.3 最佳反应条件的确定
• 3.2.2.4 异构体共存情况
• 3.3 碳纳米管修饰电极对对氨基苯酚异构体的识别及选择性测定
• 3.3.1 主要仪器与试剂
• 3.3.2 试验部分
• 3.3.2.1 碳纳米管修饰石墨电极的制备
• 3.3.2.2 实验方法
• 3.3.3 结果与讨论
• 3.3.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 主要符号对照表
• 致谢